专利名称：伺服放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备用于将从功率半导体器件等的构成要素产生的热进行散热的散热用散热器的伺服放大器。
背景技术：
一般地，在伺服放大器中，伴随着其高输出化，来自在伺服放大器中使用的功率半导体器件等的发热量增加。因此，在高输出的伺服放大器中，进行了如下等的尝试:安装用于将产生的热向外部散热的散热器，加大该散热器的散热面的表面积，提高散热效率。例如，在如图7概要图示那样的伺服放大器I中，在伺服放大器主体2上安装具有较大容积的散热用散热器3，并且为了增加来自散热器3的散热力使用风扇4。此外，为了在有限的容积中确保宽扩的散热表面积，一般进行如下配置:以窄间距配置多个薄的散热片5并增加其张数，并且加高各散热片5的高度(在图7中为左右方向长度)。但是，在图7所示的现有的散热器的结构中，如果各散热片5变薄变高，则热难以传递到散热片5的端部，所谓的散热片效率降低，所以变得无法充分得到增加散热片的表面积带来的效果。为了防止这种散热片效率的降低，例如日本特开平3-96258号公报记载了如下的热导管式冷却器，该热导管式冷却器包括:具有安装在基体板的背面的蒸发部和从基体板弯曲立起的冷凝部的热导管；以及与热导管的冷凝器交叉地设置的多张散热片。另外，日本特开2001-196511号公报记载了如下的散热器:将传热部做成柱状结构的支柱，提高来自发热体的热扩散效果，并且在支柱的侧面配设销状散热片，从而实现确保散热面积。日本特开平3-96258号公报记载的散热器被认为虽然散热特性(冷却性能)高，但装配成本高，另外，被认为:由于在高温下的长期使用而有可能该热导管的性能因在热导管内放出的非凝结气体而降低。另外，在使用了热导管的散热器中，在该热导管只在基体板的中央部分进行热连接的场合，不能有效地进行来自基体板的周边部的散热。另外，日本特开2001-196511号公报记载的散热器是所谓的塔式散热器，可以解释为:与支柱2抵接的发热体的部位的温度有效降低，但与散热器的大小相比，与发热体抵接的支柱部分的面积小。因此，在发热体的规格大的场合，散热器的支柱部分只与该发热体的一部分抵接，有可能发生该发热体的周边部的温度不能充分降低等的问题。或者，需要使用比该发热体更大的散热器。因此，期望开发使用了如下散热器的伺服放大器，即该散热器不使用组装成本高且在高温下使用留有担心的热导管等还能对应在通常的塔式散热器中无法实现的发热体、能够实现与使用了热导管等的散热器同等或者其以上的散热特性。
发明内容
于是，本发明鉴于上述问题而提出的方案，目的在于提供使用了如下散热器的伺服放大器，即该散热器在高温环境下也能放心使用并能够将功率半导体器件等那样的大型高发热半导体器件均匀地保持为低温、且具有高散热性能和高可靠性并且包含装配成本等在内成本低。为实现上述目的，本发明提供一种伺服放大器(24)，具备散热用散热器(10)，其特征在于，上述散热用散热器(10)具备:基体板(12)，其具备作为与发热体热接触的受热面发挥作用的第一主面(20)、及作为该第一主面(20)的背面的第二主面(22);导热板(14)，其在通过上述基体板(12)的上述第二主面(22)的大致中央的线上、从上述第二主面的一端到另一端以在与上述第二主面垂直的方向上延伸的方式竖立设置；多个第一散热片(16)，其在上述第二主面(22)的除了上述导热板(14)的竖立设置区域以外的区域，以与上述导热板平行且在与上述第二主面垂直的方向上延伸的方式，以第一散热片间隔竖立设置，高度比上述导热板低；以及多个第二散热片(18)，其从上述导热板(14)的位于比上述第一散热片(16)的顶点高的位置的各面，在与上述第二主面(22)平行且与上述导热板的各面垂直的各方向上，以第二散热片间隔并以延伸到在第二散热片的延伸方向与上述第二主面的周缘相同的位置的方式竖立设置。方案2根据方案I所述的伺服放大器，其特征在于，上述第一散热片(16)和上述第二散热片(18)的材质、散热片厚度、散热片高度相同,而且第一散热片间隔和第二散热片间隔相同。方案3根据方案I或2所述的伺服放大器，其特征在于，上述导热板(14)是铜板或铜合金板，至少上述导热板的一部分贯通上述基体板(12)并在上述受热面露出。方案4根据方案I 3任一项所述的伺服放大器,其特征在于,上述第一散热片
(16)和上述第二散热片(18)的至少一部分与形成于上述基体板(12)和上述导热板(14)的至少一方的槽嵌合，并利用铆接、软钎焊、硬钎焊或者熔焊来固定。方案5根据方案I 4任一项所述的伺服放大器,其特征在于,上述导热板(14)由在与上述第一散热片(16)的顶点大致相同高度的位置能够分割的上侧部分(14a)和下侧部分(14b)构成，在上述上侧部分设有上述第二散热片(18)，在与上述下侧部分连接的基体板(12)上设有上述第一散热片(16)。本发明的上述或其他目的、特征以及优点通过参照附图对以下的优先实施方式进行说明从而变得更加明确。
图1是表示本发明的第一实施方式的散热用散热器的结构的外观立体图。图2是图1的散热用散热器的概要剖视图。图3是表示将图1的散热用散热器设于连接了风扇的导管内的状态的外观立体图。图4是本发明的第二实施方式的散热用散热器的概要剖视图。图5是本发明的第三实施方式的散热用散热器的概要剖视图。图6是本发明的第四实施方式的散热用散热器的由外观模式图得到的装配图。图7是表示将现有技术的散热用散热器安装在伺服放大器上的例子的概要立体图。
具体实施例方式图1是表示本发明的第一实施方式的伺服放大器用的散热用散热器10的基本结构的外观立体图。图2是沿着与图1所示的X-Z平面平行的面的散热用散热器10的概要剖视图。散热器10具有:基体板12 ;与基体板12热连接的导热板14 ;从基体板12延伸的多个第一散热片16 ;以及从导热板14延伸的多个第二散热片18,在图1的实施方式中都是由导热性材料构成的大致矩形的板状部件。详细地说，基体板12具有作为与伺服放大器主体等的发热体热接触的受热面发挥作用的第一主面20、和作为第一主面20的背面的第二主面22，在图示例子中，任一主面都与X-Y平面平行地延伸。导热板14沿着通过第二主面的大致中央(例如重心)且从第二主面22的一端到另一端(在图示例中沿Y方向)延伸的直线，并沿着与第二主面22大致垂直的方向(图1中为Z方向)延伸地竖立设置在基体板12上。如图2所示，各第一散热片16在第二主面22的除了连接导热板14的区域以外的大致整个区域，以在与导热板14的竖立设置方向(Z方向)大致平行且与第二主面22大致垂直的方向上延伸的方式，以预先设定的第一散热片间隔S1在与导热板14的面大致垂直的方向(图1中为Z方向)上并排竖立设置。在本实施方式中，将各第一散热片16的厚度设定为h，将高度(Z方向长度)设定为4。另外，第一散热片16的高度Ii1比导热板14的高度小。另一方面，各第二散热片18从导热板14的两面上的区域即、距基体板12的第二主面22在Z方向分离比第一散热片16的高度Ii1大的距离的区域，以与第二主面22大致平行(在图1中沿着X方向)延伸的方式，以预先设定的第二散热片间隔S2在导热板14的竖立设置方向(在图1中为Z方向)上并排竖立设置。在本实施方式中，将各第二散热片18的厚度设定为t2，将高度(X方向长度)设定为h2。另外，第二散热片18的高度h2如图所示，以第二散热片18延伸到第二主面22的大致周缘附近的方式，换言之，以第二散热片18延伸到与在Y方向延伸的基体板12的端部大致相同的X方向位置的方式进行设定。图3是将图1所示的散热用散热器10应用于概要图示的伺服放大器24场合的外观立体图。伺服放大器24具备功率半导体器件(未图示)，散热器10用于将由该功率半导体器件产生的热进行散热。散热用散热器10由两端开口的筒状的壳体26覆盖而形成导管结构，从而能够使空气在第一散热片16的各个之间以及第二散热片18的各个之间的双方进行流动(在图示例中为Y方向)，在壳体26的一开口端或者其附近设有冷却风扇28。通过使冷却风扇28工作，从而产生在图3中用箭头所示方向流动的气流，该气流在散热片的表面流动，从散热片表面夺取热，降低散热片的温度。由此，作为发热体的伺服放大器24的热经由基体板12或导热板14流入到散热片。一般地，如果散热片的高度变高，则从散热片的根部到散热片的前端附近的热阻变大，因而热变得难以传递到散热片的端部附近。因此，即使加高散热片的高度来增加散热片的表面积，来自散热片的散热量也不怎么增加(即散热片效率降低)。但是，在第一实施方式中，由于将第一散热片16的高度设定得较低，具体地说设定得比导热板14低，因而能够将散热片效率维持得较高。但是，来自散热片的散热量与散热片表面积和散热片效率的积成比例，因而仅在第一散热片中，散热量减少。于是，在本发明中，从基体板12垂直且与第一散热片16平行地通过基体板12的大致中央且从基体板12的一端到另一端竖立设置有比第一散热片16的高度高的导热板14，在位于比第一散热片16的顶部高的位置的导热板14的两面，与基体板12平行地设有延伸到基体板12的大致周缘的第二散热片18。第二散热片18与导热率高的导热板14连接，还能使第二散热片18的高度与第一散热片16相等或者在其以下，因而能够得到高的散热片效率。这样，散热器整体的表面积(第一散热片16和第二散热片18的表面积的总和)与现有相比不会变大，便能得到提高了来自散热片的散热效率的散热器。第一散热片16除了导热板14的竖立设置区域以外，在基体板12的第二主面22的整个区域竖立设置，因而还能充分进行来自基体板12的周缘部附近的散热。因此，即使将大型发热体安装在受热面上，也难以发生该发热体的周缘部的温度比其他部分上升之类的问题。另外，由于通常温度容易上升的大型发热体的中央部分经由导热板14用第二散热板18散热，因而温度的上升得以抑制。其结果，能够防止大型发热体的一部分的温度过度上升之类的问题。再有，如果由整体的金属板制作导热板14，则由于能以低成本得到没有性能劣化的导热板，因而能够以低成本实现高性能且高可靠性的散热用散热器。再有，在图2中，期望第一散热片16和第二散热片18的材料相同，并且，第一散热片的散热片厚度^和第二散热片的散热片厚度t2相等，第一散热片的散热片高度Ill和第二散热片的散热片高度h2相等，而且第一散热片间隔S1和第二散热片间隔S2相等。这样，如果散热片的材料、散热片厚度、散热片高度相等，则各散热片内的导热条件大致一样，能更有效地散热。如果冷却空气的流速产生片偏颇，则在某个散热片中无法有效散热，可能发生整体的散热特性降低之类的问题，但如果使散热片间隔相等，则在散热片之间流动的由冷却风扇得到的冷却空气的流速中变得难以产生偏颇，能够使各散热片的散热片效率大致一定。图4表示本发明的伺服放大器用的散热用散热器的第二实施方式。在第二实施方式中，导热板14是铜板或者铜合金板，至少导热板的一部分(在图示例中是下端部30)贯通基体板12，并在受热面(第一主面20)露出。通过由导热率高的铜或者铜合金制作导热板14，从而能够将重量或成本的上升抑制到最小限度，并且第二散热片18与受热面之间的热阻降低，可更有效进行 来自第二散热片18的散热，提高散热器的散热特性。另外，由于导热板14贯通基体板12，并在受热面露出，因而来自伺服放大器等的发热体的热直接流入导热板14，进一步有效地进行散热。另一方面，作为基体板12的材质，为了实现散热器的轻量化，可以使用铝或铝合金，但还可以与导热板14相同地使用铜或铜合金。图5表不本发明的伺服放大器用的散热用散热器的第三实施方式。第一散热片16和第二散热片18的至少一部分与形成于基体板12以及导热板14的至少一方的槽嵌合，并利用铆接、软钎焊、硬钎焊或者熔焊来固定。再有，在图示例中，第一散热片16嵌合在形成于基体板12上的槽32中，第二散热片18嵌合在形成于导热板14上的槽34中。在第三实施方式中，如果与利用由模具得到的挤压成形来将散热片与基体板或导热板一体制造的场合相比，则能够容易地制造在由模具得到的挤压成形中制造困难的高舌比(=散热片高度/散热片间隔)的散热片，可得到高的散热特性。另外，第三实施方式如果与用切削将散热片与基体板或导热板一体制造的场合相比，则具有将制造成本抑制得较低的优点。再有，由于散热片、基体板以及导热板能够分别由不同的材料制作，因而还有对其分别选择最佳的材质，提高散热特性、实现轻量化、低成本化的优点。
再有，在第一 第三实施方式中，虽然导热板记载为简单的金属板，但为了得到更高的导热性，还可以在导热板中埋入导热率高的热导管或碳素纤维等(未图示)。另外,在第一 第三实施方式中，虽然导热板14记载为实质上一张的板,但即使是任一实施方式，为了缓和形成或固定正交的两组散热片的制造上的难度，如图6所示，能够将散热器10分割为两部分。具体地说，将导热板14在与第一散热片16的顶点大致相等的高度的位置(从与该顶点相等的高度到比最下方的第二散热片低的位置之间的位置)分割为上侧部分14a和下侧部分14b,能在上侧部分14a与其他实施方向相同地设置第二散热片18，能在与下侧部分14b连接的基体板12上与其他实施方式相同地设置第一散热片16。这样，在将散热用散热器上下分割为两部分的状态下分别进行散热片的形成或固定，然后，能够用螺钉36等紧固部件结合导热板的上侧部分14a和下侧部分14b。根据本发明，由于第一散热片的高度比导热板低，所以由于热难以充分地传递到散热片前端，因而能够防止散热片效果(=有效的散热片的表面积/几何学的散热片的表面积)的降低，另一方面，能够在离开基体板的不存在第一散热片的空间设置从导热板竖立设置的第二散热片。其结果，能够抑制散热片的高度，并且不会减少整个散热片的表面积的总和，而且能够较高地维持第一散热片和第二散热片的各个的散热片效率，作为结果，提高散热器的散热特性。尤其是，由于利用第一散热片降低基体板的周缘部附近的温度，利用竖立设置在导热板的第二散热片降低基体板的中央附近的温度，因而即使不使用以与热导管同样的动作原理进行动作的散热器，也能够均匀地冷却在伺服放大器中使用的功率半导体器件那样的大型发热体。通过在第一散热片和第二散热片中使散热片厚度以及散热片高度相同，从而各散热片内的导热条件会大致相同，另外，通过使散热片间隔相等，从而由于在散热片之间流动的由冷却风扇得到的冷却空气的流速难以产生偏颇，因而能够使各散热片的散热片效率在散热器内大致均匀，可以实现更有效的散热。另外，使导热板为铜或铜合金板，而且，使导热板的一部分贯通基体板并在受热面露出，从而能够将散热片的重量或成本的上升抑制到最小限度，并且降低第二散热片和受热面之间的热阻，能够更有效地进行来自第二散热片的散热。尤其是，如果导热板贯通基体板并在受热面露出，则由于来自发热体的热直接流入导热板，因而能更有效地进行散热。通过将第一散热片及第二散热片的至少一部分与形成于基体板及导热板的一方或双方的槽嵌合，并用铆接、软钎焊、硬钎焊或熔焊来固定，从而如果与利用挤压成形或切削将散热片与基体板或导热板一体制造的场合相比，则能够提高各散热片的舌比(=散热片高度/散热片间隔)，提高散热特性并且能够将制造成本抑制得较低。再有，对散热片、基体板以及导热板能够分别选择最佳的材质，可实现散热特性的提高、轻量化、低成本化。通过将导热板做成在第一散热片的顶点附近可上下分割的结构，从而散热器的制造变得更加容易。
权利要求
1.一种伺服放大器(24)，具备散热用散热器(10)，其特征在于， 上述散热用散热器(10)具备: 基体板(12)，其具备作为与发热体热接触的受热面发挥作用的第一主面(20)、及作为该第一主面(20)的背面的第二主面(22)； 导热板(14)，其在通过上述基体板(12)的上述第二主面(22)的大致中央的线上、从上述第二主面的一端到另一端以在与上述第二主面垂直的方向上延伸的方式竖立设置； 多个第一散热片(16)，其在上述第二主面(22)的除了上述导热板(14)的竖立设置区域以外的区域，以与上述导热板平行且在与上述第二主面垂直的方向上延伸的方式，以第一散热片间隔竖立设置，高度比上述导热板低；以及 多个第二散热片(18)，其从上述导热板(14)的位于比上述第一散热片(16)的顶点高的位置的各面，在与上述第二主面(22)平行且与上述导热板的各面垂直的各方向上，以第二散热片间隔并以延伸到在第二散热片的延伸方向与上述第二主面的周缘相同的位置的方式竖立设置。
2.根据权利要求1所述的伺服放大器，其特征在于， 上述第一散热片(16)和上述第二散热片(18)的材质、散热片厚度、散热片高度相同，而且第一散热片间隔和第二散热片间隔相同。
3.根据权利要求1所述的伺服放大器，其特征在于， 上述导热板(14)是铜板或铜合金板，至少上述导热板的一部分贯通上述基体板(12)并在上述受热面露出。
4.根据权利要求2所述的伺服放大器，其特征在于， 上述导热板(14)是铜板或铜合金板，至少上述导热板的一部分贯通上述基体板(12)并在上述受热面露出。
5.根据权利要求1 4任一项所述的伺服放大器，其特征在于， 上述第一散热片(16)和上述第二散热片(18)的至少一部分与形成于上述基体板(12)和上述导热板(14)的至少一方的槽嵌合，并利用铆接、软钎焊、硬钎焊或者熔焊来固定。
6.根据权利要求1 4任一项所述的伺服放大器，其特征在于， 上述导热板(14)由在与上述第一散热片(16)的顶点大致相同高度的位置能够分割的上侧部分(14a)和下侧部分(14b)构成，在上述上侧部分设有上述第二散热片(18)，在与上述下侧部分连接的基体板(12)上设有上述第一散热片(16)。
7.根据权利要求5所述的伺服放大器，其特征在于， 上述导热板(14)由在与上述第一散热片(16)的顶点大致相同高度的位置能够分割的上侧部分(14a)和下侧部分(14b)构成，在上述上侧部分设有上述第二散热片(18)，在与上述下侧部分连接的基体板(12)上设有上述第一散热片(16)。
全文摘要
本发明提供一种伺服放大器，该伺服放大器具备散热用散热器，该散热用散热器具有基体板；与基体板热连接的导热板；从基体板延伸的多个第一散热片；以及从导热板延伸的第二散热片。第一散热片从基体板的第二主面沿垂直方向延伸地竖立设置，第二散热片从导热板的两面上的区域即离开比第一散热片的高度大的距离的区域，以与第二主面大致平行地延伸的方式并排竖立设置。该伺服放大器在高温环境下也能放心使用，具有高散热性能和高可靠性，并且包含组装成本在内成本低。
文档编号H01L23/36GK103208468SQ20121055529
公开日2013年7月17日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年1月11日
发明者泷川宏, 奥秋兼一 申请人:发那科株式会社